2026年机械设计（强度设计）试题及答案

2026年机械设计（强度设计）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共6题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）w1.下列关于机械零件强度的说法，正确的是（）A.零件的强度只与材料性能有关B.静强度是指零件在静载荷作用下的强度C.疲劳强度与零件的工作应力无关D.强度计算主要是为了保证零件的美观w2.材料的屈服极限是材料开始产生明显塑性变形时的应力，它反映了材料的（）A.弹性性能B.塑性性能C.强度性能D.硬度性能w3.对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，在限定螺栓总拉力的条件下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是（）A.增大螺栓刚度，减小被连接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度C.增大螺栓刚度和被连接件刚度D.减小螺栓刚度和被连接件刚度w4.设计键连接时，键的截面尺寸通常根据（）来选择。A.传递转矩的大小B.轮毂的长度C.轴的直径D.使用要求w5.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）A.齿宽B.模数C.中心距D.分度圆直径w6.滚动轴承的基本额定寿命是指（）A.在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命B.在额定静载荷作用下，轴承所能达到的寿命C.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中90%的轴承所能达到的寿命D.一批同型号轴承在相同条件下运转，其中50%的轴承所能达到的寿命第II卷（非选择题共70分）一、填空题（每题5分，共15分）w7.机械零件的强度计算方法主要有______和______。w8.提高零件疲劳强度的措施有______、______、______等。w9.带传动中，带的应力由______、______和______三部分组成。二、简答题（每题10分，共20分）w10.简述影响机械零件疲劳强度的主要因素。w11.说明圆柱齿轮传动中，齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算准则。三、分析题（15分）w12.如图所示的螺栓连接，已知螺栓的预紧力F0=1000N，工作时受到轴向拉力F=500N，螺栓的刚度Cb=2×10^6N/mm，被连接件的刚度Cm=8×10^6N/mm。试求螺栓所受的总拉力F2和残余预紧力F1。四、设计题（15分）w13.设计一单级圆柱齿轮减速器中的低速轴。已知传递功率P=5kW，转速n=145r/min，载荷有轻微冲击，单向旋转。要求说明设计步骤和计算过程，包括确定轴的材料、计算作用在轴上的力、进行轴的结构设计、计算轴的强度等。五、计算题（5分）w14.已知一普通平键连接，键的尺寸为b×h×L=18×11×100，键与轮毂键槽的配合为H9/h9，轴的直径d=80mm，传递转矩T=2000N·m。试计算键连接的挤压应力和剪切应力，并判断键连接是否安全。已知键的许用挤压应力[σp]=120MPa，许用剪切应力[τ]=60MPa。答案：w1.Bw2.Cw3.Bw4.Cw5.Dw6.Cw7.静强度计算、疲劳强度计算w8.合理选择材料、改善零件结构形状、提高表面质量、强化处理w9.拉应力、离心拉应力、弯曲应力w10.影响机械零件疲劳强度的主要因素有应力集中、材料缺陷、表面状态、环境介质、加载顺序等。应力集中会使零件在应力集中处更容易产生疲劳裂纹；材料缺陷如内部裂纹等会降低零件的疲劳强度；表面粗糙度大等不良表面状态会加速疲劳裂纹的萌生；环境介质的腐蚀作用会影响零件疲劳寿命；加载顺序不同也会对疲劳强度有影响。w11.齿面接触疲劳强度计算准则：保证齿面接触应力不超过许用接触应力，以防止齿面产生疲劳点蚀。齿根弯曲疲劳强度计算准则：保证齿根弯曲应力不超过许用弯曲应力，以防止齿根产生疲劳折断。w12.螺栓总拉力F2=F0+F×Cb/(Cb+Cm)=1000+500×2×10^6/(2×10^6+8×10^6)=1100N。残余预紧力F1=F2-F=1100-500=600N。w13.1.确定轴的材料：根据工作条件，选用45钢，调质处理。2.计算作用在轴上的力：由功率和转速计算转矩，再根据齿轮受力情况计算轴上的径向力和轴向力。3.进行轴的结构设计：考虑键连接、轴承安装等确定轴的各部分尺寸。4.计算轴的强度：对危险截面进行弯矩和扭矩计算，然后计算当量应力，与许用应力比较。w14.键的工作长度l=L-b=100-18=82mm。挤压应力σp=2T/(dhl)=2×2000/(80×